人工智能概述35378.pptx

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1、人工智能人工智能n n刘刚刘刚n 1教材n n马少平 朱小燕 编著n n人工智能n n清华大学出版社2参考书参考书n n人工智能 张彦铎 等 编著 清华大学出版社n n人工智能原理与方法 王永庆 西安交通大学出版社3学习内容n n0 绪论n n1 搜索问题n n2 与或图搜索问题n n7 高级搜索4简介n n人工智能人工智能(Artificial Intelligence)(Artificial Intelligence)，英文缩写，英文缩写为为AIAI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一人的智能的理论、方法、技术及应

2、用系统的一门新的技术科学。门新的技术科学。人工智能是人工智能是计算机科学计算机科学的一的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。图像识别、自然语言处理和专家系统等。5现代人工智能的兴起n n现代人工智能（Artificial Intelligence，简称AI），一般认为起源于美国1956年的一次夏季讨论（达特茅斯会议），在这次会议上，第一次提出了“Art

3、ificial Intelligence”这个词。6绪 论n n很早人类就有制造机器人的幻想uu黄帝的“指南车”uu诸葛亮的“木牛流马”uu亚里士多德的形式逻辑uu莱布尼茨的关于数理逻辑的思想uu“机器人”一词的来源7人工和智能人工和智能 n n人工智能的定义可以分为两部分，即人工智能的定义可以分为两部分，即“人工人工”和和“智能智能”。“人工人工”比较好理解，争议性也不大。比较好理解，争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的，或有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的，或着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步，等等。能的地步，等

4、等。n n关于什么是关于什么是“智能智能”，就问题多了。这涉及到其，就问题多了。这涉及到其他诸如意识（他诸如意识（consciousnessconsciousness）、自我（）、自我（selfself）、思）、思维（维（mindmind）（包括无意识的思维）（包括无意识的思维（unconscious_mindunconscious_mind）等等问题。）等等问题。8什么是人工智能？n n基于神经心理学：为神经活动建立数学模型。n n基于智能行为：不管智能行为的产生原因。（个体行为与群体行为）n n方向：相互结合，互为补充两种研究途径两种研究途径9像人一样思考的系统理性地思考的系统“要使计算机

5、能够思考要使计算机能够思考.意意思就是：有头脑的机器思就是：有头脑的机器”（Haugeland,1985Haugeland,1985）“与人类的思维相关的活动，诸与人类的思维相关的活动，诸如决策、问题求解、学习等活动如决策、问题求解、学习等活动”（Bellman,1978Bellman,1978）“通过利用计算模型来进行心通过利用计算模型来进行心智能力的研究智能力的研究”（ChamiakChamiak和和McDermott,1985McDermott,1985）“对使得知觉、推理和行为成对使得知觉、推理和行为成为可能的计算的研究为可能的计算的研究”（Winston,1992Winston,19

6、92）像人一样行动的系统理性地行动的系统“一种技艺，创造机器来执行人一种技艺，创造机器来执行人需要智能才能完成的功能需要智能才能完成的功能”（Kurzweil,1990Kurzweil,1990）“研究如何让计算机能够做到那研究如何让计算机能够做到那些目前人比计算机做得更好的事些目前人比计算机做得更好的事情情”（RichRich和和Knight,1991Knight,1991）“计算智能是对设计智能化智计算智能是对设计智能化智能体的研究能体的研究”（PoolePoole等，等，19981998）“AI.“AI.关心的是人工制品中关心的是人工制品中的智能行为的智能行为”（Nilsson,1998

7、Nilsson,1998）10人工智能n n至今没有统一的定义人工智能是研究理解和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。11图灵测试n n如何知道一个系统是否具有智能呢？n n1950年，计算机科学家图灵提出了著名的“图灵测试”。12希尔勒的中文屋子n n罗杰施安克的故事理解程序（举例）n n机器是否真的理解了呢？n n希尔勒的中文屋子n n问题：通过了图灵测试就具有了智能吗？n n思考题：如何理解希尔勒的中文屋子？13故事理解程序举例n n“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来时发现被烘脆了，此人

8、暴怒地离开餐馆，没有付帐或留下小费。”n n“一个人进入餐馆并订了一份汉堡包。当汉堡包端来后他非常喜欢它，而且在离开餐馆付帐之前，给了女服务员很多小费。”n n作为对“理解”故事的检验，可以向计算机询问，在每一种情况下，此人是否吃了汉堡包。返回14AI的本质问题研究如何制造出人造的智能机器或系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。15n n【实际应用实际应用实际应用实际应用】n n机器视觉机器视觉:指纹识别，人脸识别，视网膜指纹识别，人脸识别，视网膜识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统,智能智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，还有搜索，定理证明

9、，博弈，自动程序设计，还有航天应用等。航天应用等。n n【学科范畴学科范畴学科范畴学科范畴】人工智能是一门边沿学科，属于自然科学人工智能是一门边沿学科，属于自然科学和社会科学的交叉。和社会科学的交叉。n n【涉及学科涉及学科涉及学科涉及学科】n n哲学和认知科学，数学，神经生理学，心哲学和认知科学，数学，神经生理学，心理学，计算机科学，信息论，控制论，不定性理学，计算机科学，信息论，控制论，不定性论，仿生学，论，仿生学，16n n【研究范畴研究范畴】自然语言处理，知识表现，智能搜索，推理，规划，机器学习，知识获取，组合调度问题，感知问题，模式识别，逻辑程序设计，软计算，不精确和不确定的管理，人

10、工生命，神经网络，复杂系统，遗传算法n n【应用领域应用领域】智能控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程17软计算软计算 n n传统计算传统计算（硬计算）的主要特征是严格、确定和（硬计算）的主要特征是严格、确定和精确。但是硬计算并不适合处理现实生活中的许精确。但是硬计算并不适合处理现实生活中的许多问题，例如驾驶汽车。多问题，例如驾驶汽车。n n软计算软计算通过对不确定、不精确及不完全真值的容通过对不确定、不精确及不完全真值的容错以取得低代价的解决方案和鲁棒性。它模拟自错以取得低代价的解决方案和鲁棒性。它模拟自然界中智能系统的生化过程（人的感知、脑结构、然界中智能系统的生化过程（人的感知、脑结

11、构、进化和免疫等）来有效处理日常工作。软计算包进化和免疫等）来有效处理日常工作。软计算包括几种计算模式：模糊逻辑、人工神经网络、遗括几种计算模式：模糊逻辑、人工神经网络、遗传算法和混沌理论。这些模式是互补及相互配合传算法和混沌理论。这些模式是互补及相互配合的，因此在许多应用系统中组合使用。的，因此在许多应用系统中组合使用。18软计算历史软计算历史n n19431943年，年，McClullochMcClulloch和和PittsPitts发表神经元的数学模型。发表神经元的数学模型。19651965年，年，L.ZadehL.Zadeh提出模糊逻辑理论。提出模糊逻辑理论。19751975年，年，J

12、.HollandJ.Holland提出遗传算法。提出遗传算法。19751975年，年，J.YorkeJ.Yorke和和T.Y.LiT.Y.Li 给出给出“混沌混沌”的严格定义。的严格定义。19911991年，年，L.ZadehL.Zadeh指出人工神经网络、模糊逻辑及遗传算法指出人工神经网络、模糊逻辑及遗传算法与传统计算模式的区别，将它们命名为软计算。与传统计算模式的区别，将它们命名为软计算。n n近年文献中将混沌理论、遗传算法和模拟退火算法等概率近年文献中将混沌理论、遗传算法和模拟退火算法等概率推理（推理（Probabilistic ReasoningProbabilistic Reason

13、ing）归入软计算）归入软计算。n n传统人工智能进行符号操作，这基于一种假设：人的智能传统人工智能进行符号操作，这基于一种假设：人的智能存储在符号化的知识库中。但是符号化知识的获得和表达存储在符号化的知识库中。但是符号化知识的获得和表达限制了人工智能的应用（即符号主义的缺点）。一般的，限制了人工智能的应用（即符号主义的缺点）。一般的，软计算不进行太多的符号操作。因此，从某种意义上说，软计算不进行太多的符号操作。因此，从某种意义上说，软计算是传统人工智能的补充。软计算是传统人工智能的补充。19人工生命人工生命 n n人工生命(AL:Artificial life)是通过人工模拟生命系统,来研究

14、生命的领域.n nAL是首先由计算机科学家Christopher Langton在1987年在Los Alamos National Laboratory召开的生成以及模拟生命系统的国际会议上提出.20遗传编程遗传编程n n遗传编程遗传编程,或称或称基因编程基因编程/GP/GP ，是一种从生物进，是一种从生物进化过程得到灵感的自动化生成和选择计算机程化过程得到灵感的自动化生成和选择计算机程序来完成用户定义的任务的技术。从理论上讲，序来完成用户定义的任务的技术。从理论上讲，人类用遗传编程只需要告诉计算机人类用遗传编程只需要告诉计算机“需要完成需要完成什么什么”，而不用告诉它，而不用告诉它“如何去

15、完成如何去完成”,”,最终可最终可能实现真正意义上的人工智能：自动化的发明能实现真正意义上的人工智能：自动化的发明机器。机器。n n遗传编程的首批试验由斯蒂芬遗传编程的首批试验由斯蒂芬.史密斯史密斯(1980)(1980)和和Nichael.Nichael.克拉姆克拉姆(1985)(1985)发表。约翰发表。约翰.Koza(1992).Koza(1992)也写了一本著名的书，也写了一本著名的书，遗传编程：遗传编程：用自然选择让计算机编程用自然选择让计算机编程，来介绍遗传编程。，来介绍遗传编程。21意识和人工智能的区别意识和人工智能的区别 n n人工智能就其本质而言，是对人的思维的信息过程的模拟

16、。n n对于人的思维模拟可以从两条道路进行，一是结构模拟，仿照人脑的结构机制，制造出“类人脑”的机器；二是功能模拟，暂时撇开人脑的内部结构，而从其功能过程进行模拟。22n n“机器思维机器思维”同人类思维的本质区别同人类思维的本质区别1.人工智能纯系无意识的机械的物理的过程，人类智能主要是生理和心理的过程。2.人工智能没有社会性。3.人工智能没有人类的意识所特有的能动的创造能力。4.两者总是人脑的思维在前，电脑的功能在后。23人工智能简史人工智能简史 n n人工智能的传说可以追溯到人工智能的传说可以追溯到古埃及古埃及，但随着，但随着19411941年以来电子计算机的发展，技术已最终可年以来电子

17、计算机的发展，技术已最终可以创造出机器智能，以创造出机器智能，“人工智能人工智能”(Artificial Intelligence)”(Artificial Intelligence)一词最初是在一词最初是在19561956年年DartmouthDartmouth学会上提出的，从那以后学会上提出的，从那以后,研究者研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展，在它还不长的历史中，人工智能的随之扩展，在它还不长的历史中，人工智能的发展比预想的要慢，但一直在前进，从发展比预想的要慢，但一直在前进，从4040年前年前出现到现在，已经出现了许多出现到现

18、在，已经出现了许多AIAI程序，并且它程序，并且它们也影响到了其它们也影响到了其它 技术的发展。技术的发展。24计算机时代计算机时代 AI的开端的开端大量的程序大量的程序 从实验室到日常生活从实验室到日常生活 25AI的历史回顾n n第一阶段（40年代中50年代末）神经元网络时代uu双层网络 uuM-P模型、感知器模型等uu问题：XOR问题不能解决 26AI的历史回顾（续1）n nXOR问题（异或问题）输入输入1 1输入输入2 2输出输出0 00 00 00 01 11 11 10 01 11 11 10 0(0,0)(1,1)(0,1)(1,0)27AI的历史回顾（续2）n nMinsky的

19、著作：Perceptions（感知器）uu从理论上证明了二层神经元网络不可能解决XOR问题uu如果要求解XOR问题，神经元网络必须是3层或3层以上的结构uu对于3层或3层以上的神经元网络，难于找到一个通用的学习算法28AI的历史回顾（续3）n n第二阶段（50年代中60年代中）通用方法时代uu物理符号系统uu主要研究的问题：GPS、游戏、翻译等uu对问题的难度估计不足，陷入困境29AI的历史回顾（续4）n n一个笑话（英俄翻译）：The spirit is willing but the flesh is weak.（心有余而力不足）The vodka is strong but meat i

20、s rotten.（伏特加酒虽然很浓，但肉是腐烂的）30AI的历史回顾（续5）n n出现这样的错误的原因：Spirit：1）精神 2）烈性酒n n结论：必须理解才能翻译，而理解需要知识31AI的历史回顾（续6）n n知识就是力量培根n n知识蕴涵着力量费根鲍姆32AI的历史回顾（续7）n n第三阶段（第三阶段（6060年代中年代中8080年代初）年代初）知识工知识工程时代程时代uu专家系统专家系统uu知识工程知识工程uu知识工程席卷全球知识工程席卷全球uu各国发展计划：各国发展计划：t t美国星球大战计划美国星球大战计划t t英国英国ALVEYALVEY计划计划t t法国法国UNIKA UNI

21、KA 计划计划t t日本五代机计划日本五代机计划t t中国中国“863”“863”计划计划33AI的历史回顾（续8）n n遇到的困难：uu知识获取的瓶颈问题34AI的历史回顾（续9）n n第四阶段（第四阶段（8080年代中年代中9090年代初）年代初）新的神新的神经元网络时代经元网络时代uuBPBP网（算法），解决了多层网的学习问题网（算法），解决了多层网的学习问题uuHopfieldHopfield网，成功求解了旅行商问题网，成功求解了旅行商问题uu存在问题：存在问题：t t理论依据理论依据t t解决大规模问题的能力解决大规模问题的能力uu新的动向新的动向构造化方法构造化方法35AI的历史回

22、顾（续10）n n第五阶段（90年代初现在）海量数据处理与网络时代uu网络给AI带来无限的机会uu知识发现与数据挖掘uuAI走向实用化36人工智能取得的一些成果n n四十多年来，人工智能的研究虽然步履艰难，但也取得了一些很突出的成绩。下面列举一些实例。37定理证明n n50年代中期，世界上最早的启发式程序“逻辑理论家”，证明了数学名著数学原理中的38个定理。经改进后，62年证明了该书中全部的52个定理。被认为是用计算机探讨人类智力活动的第一个真正的成果。38四色定理的证明n n四色定理n n从1852年发现四色问题，世界上很多著名的科学家试图证明，当一直未能完成。n n1976年6月，哈肯在美

23、国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上，用了1200个小时，作了100亿次判断，终于完成了四色定理的证明，从而解决了一个历时100多年的问题，轰动了世界。39定理证明的“吴方法”n n2000年我国最高科学技术奖获得者吴文俊教授，提出了“数学机器化”。n n1977年，吴文俊关于平面几何定理的机械化证明首次取得成功。n n创立了定理机器证明的 “吴方法”。40吴方法吴文俊先生提出的用计算机证明几何定理的一吴文俊先生提出的用计算机证明几何定理的一种方法。种方法。选取适当的坐标系统，用x1,x2,xn等表示坐标，若定理的前提可以写成h1(x1,xn)=0hk(x1,xn)=0HS41而结论可以写成

24、G g(x1,xn)=0其中h1,hk,g均为某一域上的多项式，则定理的证明就转化为：对于满足HS的任意一组(x1o,xno),判定是否有g(x1o,xno)=0?即要计算zero(h1,hk)zero(g)是否成立，这里zero(f1,fm)表示多项式f1,fm的公共零点集。42下面粗略地看h1,hk,g都是x的一元多项式的情形，考察多项式组h1,hk与多项式g的零点集之间的关系。用hk(x)去除g(x)得余式rk(x)，即g(x)=qk(x)hk(x)+rk(x)；用hk-1(x)去除rk(x)得余式rk-1(x)；用h1(x)去除r2(x)得余式r1(x)；则g(x)=qi(x)hi(x

25、)+r1(x)。若r1(x)0，则有zero(h1,hk)zero(g)。ki=143通用问题求解器（GPS）n n从1957年开始，Newell等人开始研究一种不依赖于具体领域的通用解题程序，这个程序的设计是从模仿人类问题求解的规程开始的。在它能处理的有限类别的问题中，它显示出程序决定的子目标及可能采取的行动的次序，与人类求解同样问题是类似的。因此，GPS很可能是第一个实现了“像人一样思考”方法的程序。44专家系统n n人类之所以能求解问题，是因为人类具有知识。n n专家系统就是把有关领域专家的知识整理出来，让计算机利用这些知识求解专门领域的问题。n n1968年世界上第一个专家系统DEND

26、RAL问世。n nMYCIN，一个著名的医疗诊断专家系统45专家系统n n专专家家系系统统是是一一个个基基于于专专门门的的领领域域知知识识来来求求解解特特定定问问题题的的计计算算机机程程序序系系统统。主主要要用用它它来来模模仿仿人人类类专专家家的的思思维维活活动动，通通过过推推理理与与判判断断来来求求解解问问题。题。n n 一一个个专专家家系系统统主主要要由由以以下下两两部部分分组组成成：一一个个称称为为知知识识库库的的知知识识集集合合，它它包包括括要要处处理理问问题题的的领领域域知知识识；和和一一个个称称为为推推理理机机的的程程序序模模块块，它它包包含含一一般般问问题题求求解解过过程程所所用

27、用的的推推理理方方法法与与控控制制策略的知识。策略的知识。46n n推理是指从已有事实推出新事实（或结论）的过程。人类专家能够高效率求解复杂问题，除了因为他们拥有大量的专门知识外，还体现在他们选择知识和运用知识的能力方面。知识的运用方式称为推理方法，知识的选择过程称为控制策略。n n 好的专家系统应能为用户解释它是如何求解问题的，或者推理过程中结论获得的理由，或者为什么所期望的结论没有达到的原因。47n n 专家系统中的知识往往具有不确定性或不精确性，它必须能够使用这些模糊的知识进行推理以得出结论。n n 专家系统可用于解释、预测、诊断、设计、规划、监督、排错、控制和教学等目的。n n 专家系

28、统构造过程一般有以下五个相互依赖、相互重叠的阶段：识别、概念化、形式化、实现与验证。48n n 专家系统的实现一般是采用专家系统开发工具来进行的。在美国，绝大多数专家系统使用外壳这类开发工具来实现，也可使用程序设计语言来实现。LISP语言是一种表处理语言，它是许多专家系统编程语言的基础。在欧洲和日本常用逻辑编程来实现专家系统，广泛使用的语言是PROLOG，它基于一级谓词演算。PROLOG程序由一阶逻辑公理和要证明的定理组成。49n n 专家系统的运行与维护都需要一个良好的支持环境，这个支持环境不但要包括易学、易用的人机界面，而且还要有能方便地排除知识表示中语法错误、语义错误的知识库编辑工具。n

29、 n 从70年代后期以来，美国、欧洲、日本以及中国出现了一大批应用于各领域的专家系统，涉及医学、化学、生物、工程、法律、农业、商业、教育、军事等领域，产生了很好的社会与经济效益。50n n 近几年来，在专家系统广泛应用于各领域的基础上，诞生了分布式专家系统和与其它信息系统相结合的新型综合的专家系统或智能信息系统。51第一个商用专家系统：R1n n世界上第一个成功的商用专家系统，1982年开始正式在DEC公司使用。该程序帮助为新计算机系统配置订单；到1986年为止，估计它为公司每年节省了4千万美元。52海湾战争中的专家系统n n在1991年的海湾危机中，美国军队使用专家系统用于自动的后勤规划和运

30、输日程安排。这项工作同时涉及到50000个车辆、货物和人，而且必须考虑到起点、目的地、路径以及解决所有参数之间的冲突。AI规划技术使得一个计划可以在几小时内产生，而用旧的方法需要花费几个星期。53模式识别（模式分类）n n 模模式式识识别别是是对对表表征征事事物物或或现现象象的的各各种种形形式式的的（数数值值的的、文文字字的的和和逻逻辑辑关关系系的的）信信息息进进行行处处理理和和分分析析，以以对对事事物物或或现现象象进进行行描描述述、辨辨认认、分类和解释的过程。分类和解释的过程。n n 人人们们在在观观察察事事物物或或现现象象的的时时候候，常常常常要要寻寻找找它它与与其其它它事事物物或或现现象

31、象的的相相同同或或不不同同之之处处，根根据据一一定定的的目目的的把把并并不不完完全全相相同同的的事事物物或或现现象象组组成成为为一一类类。字字符符识识别别就就是是一一个个典典型型的的例例子子。人人脑脑的的这种思维能力就构成了这种思维能力就构成了“模式模式”的概念。的概念。54n n 模模式式识识别别研研究究主主要要集集中中在在两两方方面面，即即研研究究生生物物体体（包包括括人人）是是如如何何感感知知对对象象的的，以以及及在在给给定定的的任任务务下下，如如何何用用计计算算机机来来实实现现模模式式识识别别的的理理论和方法。论和方法。n n 模模式式识识别别的的方方法法有有感感知知机机、统统计计决决

32、策策方方法法、基基于于基基元元关关系系的的句句法法识识别别方方法法和和人人工工神神经经元元网网络络方法。方法。n n 一一个个计计算算机机模模式式识识别别系系统统基基本本上上由由三三部部分分组组成成，即数据采集、数据处理和分类决策或模型匹配。即数据采集、数据处理和分类决策或模型匹配。55n n 任何一种模式识别方法都首先要通过各种传感器把被研究对象的各种物理变量转换为计算机可以接受的数值或符号集合。然后通过特征选择和提取，以后的模式分类或模型匹配就在特征空间的基础上进行。系统的输出或者是对象所属的类型或者是模型数据库中与对象最相似的模型的编号。56n n 模式识别已经在天气预报、卫星航空图片解

33、释、工业产品检测、字符识别、语音识别、指纹识别、医学图象分析等许多方面得到了成功的应用。57数字识别n n清华大学智能技术与系统国家重点实验室采用神经元网络方法研制的数字识别系统，用于2000年我国人口普查。对普查数据进行自动识别，错误率达到了万分之一以下的高水平。模式识别-58古籍数字化四库全书59IBM的“深蓝”北京时间1997年5月12日凌晨4点50分，美国纽约公平大厦，当IBM公司的“深蓝”超级电脑将棋盘上的一个兵走到C4的位置上时，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫对“深蓝”的人机大战落下帷幕，“深蓝”以3.5：2.5的总比分战胜卡斯帕罗夫。60正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫61IBM的“深蓝”

34、（续1）n n96年2月第一次比赛结果：“深蓝”：胜、负、平、平、负、负n n97年5月第二次比赛结果：“深蓝”：负、胜、平、平、平、胜62IBM的“深蓝”（续2）n n“深蓝”的技术指标：uu32个CPUuu每个CPU有16个协处理器uu每个CPU有256M内存uu每个CPU的处理速度为200万步/秒63“人机之战”简史n n1958年，IBM704成为第一台能同人下棋的计算机，名为“思考”，思考速度每秒200步n n60年代中期，科学家德里夫斯断言，计算机将无法击败一位年仅10岁的棋手n n1973年，国际象棋软件4.0被开发出来，这是未来程序的基础n n1979年，国际象棋软件4.9达到

35、专家级水平n n1981年，CRAYBLITZ新的超级计算机拥有特殊的集成电路，预言将可在1995年击败世界棋王64n n1983年，BELLEATT开发了国际象棋硬件，达到了大师水平n n80年代中期，皮兹堡的CARNEGIEMELLON大学开始研究世界级的国际象棋计算机程序n n1987年，“深思”首次以每秒钟75万步的思考速度露面，它的水平相当于拥有国际等级分为2450的棋手n n1988年，“深思”击败丹麦特级大师拉尔森n n1989年，“深思”已经有6台信息处理器，每秒思考速度达200万步，但在与世界棋王卡斯帕罗夫进行的“人机大战”中对阵以0比2败北65n n19901990年，年，

36、“深思深思”第二代产生，使用第二代产生，使用IBMIBM的硬的硬件，吸引了前世界棋王卡尔波夫与之对抗件，吸引了前世界棋王卡尔波夫与之对抗n n19911991年，年，“弗里茨弗里茨”问世问世n n19931993年，年，“深思深思”二代击败了丹麦国家队，在二代击败了丹麦国家队，在与世界优秀女棋手小波尔加的对抗中获胜与世界优秀女棋手小波尔加的对抗中获胜n n19951995年，年，“深蓝深蓝”更新程序，新的集成电路将更新程序，新的集成电路将其思考速度达到每秒其思考速度达到每秒300300万步万步n n19961996年，年，“深蓝深蓝”在与卡斯帕罗夫的挑战赛中，在与卡斯帕罗夫的挑战赛中，以以2

37、2比比4 4不敌卡斯帕罗夫不敌卡斯帕罗夫n n19971997年，年，“超级深蓝超级深蓝”开发出了更加高级的开发出了更加高级的“大脑大脑”，4 4名国际大师参与名国际大师参与IBMIBM的挑战小组为电的挑战小组为电脑与卡斯帕罗夫重战出谋划策，最后脑与卡斯帕罗夫重战出谋划策，最后“超级深超级深蓝蓝”以以3 3比比2 2击败了卡斯帕罗夫，卡斯帕罗夫要击败了卡斯帕罗夫，卡斯帕罗夫要求重赛，但没有得到回应求重赛，但没有得到回应66n n1999年，“弗里茨”升级为“更弗里茨”(Deep Fritz)n n2001年，“更弗里茨”更新了程序，击败了卡斯帕罗夫和阿南德，以及除了克拉姆尼克之外的所有排名世界

38、前十位的棋手n n2002年10月，“更弗里茨”与克拉姆尼克在巴林进行“人机大战”，思考速度为每秒600万步，双方4比4战平n n2003年12月“更年少者”与卡斯帕罗夫举行人机对抗，双方3比3战平67思考题2：国际象棋、中国象棋与围棋n n为什么已经有了可以战胜国际大师的国际象棋程序，而中国象棋和围棋的程序水平却比较低呢？uu力量投入问题？uu计算机发展水平问题？uu棋本身的复杂性问题？uu其他别的问题？68智能汽车n n智能技术与系统国家重点实验室研制的智能汽车69n n在高速公路上，该汽车可以自动识别道路，自动躲避障碍物n n在最近的实验中，平均速度为100公里，最高速度达到了150公里

39、，达到了世界先进水平。70智能机器人n n智智能能机机器器人人是是具具有有人人类类所所特特有有的的某某种种智智能能行行为为的机器。的机器。n n 一一般般认认为为，按按照照机机器器人人从从低低级级到到高高级级的的发发展展程程度，可以把机器人分为三代。度，可以把机器人分为三代。n n 第第一一代代机机器器人人，即即工工业业机机器器人人，主主要要指指只只能能以以“示示教教再再现现”方方式式工工作作的的机机器器人人。这这类类机机器器人人的的本本体体是是一一只只类类似似于于人人的的上上肢肢功功能能的的机机械械手手臂，末端是手爪等操作机构。臂，末端是手爪等操作机构。71n n 第第二二代代机机器器人人是

40、是指指基基于于传传感感器器信信息息来来工工作作的的机机器器人人。它它依依靠靠简简单单的的感感觉觉装装置置来来获获取取作作业业环环境境和和对对象象的的简简单单信信息息，通通过过对对这这些些信信息息的的分分析析、处理，作出一定的判断，对动作进行反馈控制。处理，作出一定的判断，对动作进行反馈控制。n n 第第三三代代机机器器人人，即即智智能能机机器器人人，这这是是一一类类具具有有高高度度适适应应性性的的有有一一定定自自主主能能力力的的机机器器人人。它它本本身身能能感感知知工工作作环环境境、操操作作对对象象及及其其状状态态；能能接接受受、理理解解人人给给予予的的指指令令；并并结结合合自自身身认认识识外

41、外界界的的结结果果来来独独立立地地决决定定工工作作规规划划，利利用用操操作作机机构构和和移移动动机机构构来来实实现现任任务务目目标标；还还能能适适应应环环境境的的变化，调整自身行为。变化，调整自身行为。72n n 区区别别于于第第一一代代、第第二二代代机机器器人人，智智能能机机器器人人必必须须具具备备四四种种机机能能：行行动动机机能能施施加加于于外外部部环环境境和和对对象象的的，相相当当于于人人的的手手、足足的的动动作作机机能能；感感知知机机能能获获取取外外部部环环境境和和对对象象的的状状态态信信息息以以便便进进行行自自我我行行为为监监视视的的机机能能；思思维维机机能能求求解解问问题题的的认认

42、知知、推推理理、记记忆忆、判判断断、决决策策、学学习习等等机机能能；人人机机交交互互机机能能理理解解指指示示命命令令、输输出出内内部部状状态态、与与人人进进行行信信息息交交换换的的机机能能。简简言言之之，智智能能机机器器人人的的“智智能能”特特征征就就在在于于它它具具有有与与外外部世界部世界环境、对象和人相协调的工作机能。环境、对象和人相协调的工作机能。73n n 围围绕绕上上述述四四种种机机能能，智智能能机机器器人人的的主主要要研研究究内内容容有有：（1 1）操操作作与与移移动动；（2 2）传传感感器器及及其其信信息息处处理理；（3 3）控控制制；（4 4）人人机机交交互互；（5 5）体系结

43、构；（体系结构；（6 6）机器智能；（）机器智能；（7 7）应用研究。）应用研究。n n 目目前前，智智能能机机器器人人的的研研究究还还处处于于初初级级阶阶段段，研研究究目目标标一一般般围围绕绕感感知知、行行动动、思思考考三三个个问问题题。实实验验室室原原型型主主要要有有：自自动动装装配配机机器器人人、移移动动式式机器人和水下机器人。机器人和水下机器人。74韩国开发出世界最聪明智能机器人韩国开发出世界最聪明智能机器人 该机器人身高150厘米、重67公斤，看起来像一个身穿蓝灰色宇航服的小男孩。它是目前人类研制成功的第一个依靠无线网络系统控制的类人机器人。和以前的类人机器人不同，这个新型智能机器人

44、是靠外部的电脑而不是内部的控制器控制。75足球机器人n n两个组织：RoboCup和FIRAn nRoboCupRoboCup是一项国际合作项目，旨在推动人工智能，机器是一项国际合作项目，旨在推动人工智能，机器人技术和相关领域的发展。促进人工智能和智能机器人研人技术和相关领域的发展。促进人工智能和智能机器人研究是其目的，为了推动这方面的工作，人们把技术领域内究是其目的，为了推动这方面的工作，人们把技术领域内的问题集成到一项活动中并通过此活动进行实践检验的问题集成到一项活动中并通过此活动进行实践检验这项活动就是足球，作为研究的中心主题，瞄准了可被工这项活动就是足球，作为研究的中心主题，瞄准了可被

45、工业界投入应用的创新活动。为了打造一支机器人球队，必业界投入应用的创新活动。为了打造一支机器人球队，必须应用多种技术，包括：自主主体设计理论，多主体协作，须应用多种技术，包括：自主主体设计理论，多主体协作，策略获取，实时推理，机器人学等。策略获取，实时推理，机器人学等。n nFIRAFIRA机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院(Korea(Korea Advanced Institute of Science and TechnologyAdvanced Institute of Science and Technology，KAIST)KAIST)的金

46、的金钟焕钟焕(Jong-Hwan Kim)(Jong-Hwan Kim)教授于教授于19951995年提出，并于年提出，并于19961996年在年在KAISTKAIST所在的韩国所在的韩国(Daejeon)(Daejeon)举办了第一届国际比赛。举办了第一届国际比赛。76n n设有仿真组、小型组、中型组和有腿组n n控制方式：FIRA采用集中控制，而RoboCup采用分布式控制n n清华大学获得2001、2002年RoboCup世界冠军、2003年亚军（仿真组）n n清华大学获得2003年RoboCup小型组全国冠军足球机器人77 小型组 有腿组78n n 智能机器人的研究目前正在三个方面深入

47、，依靠人工智能基于领域知识的成熟技术，发展面向专门任务的特种机器人；在研制各种新型传感器的同时，发展基于多传感器集成的大量信息获取和实时处理技术；改变排除人的参与，机器人完全自主的观念，发展人机一体化的智能系统。79人工智能专业机构人工智能专业机构 n n美国美国美国美国n n1.Massachusetts Institute of Technology 1.Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院麻省理工学院2.Stanford University 2.Stanford University 斯坦福大学斯坦福大学(CA)(CA)3.Carne

48、gie Mellon University 3.Carnegie Mellon University 卡内基美隆大学卡内基美隆大学(PA)(PA)4.University of California-Berkeley 4.University of California-Berkeley 加州大学伯克利分校加州大学伯克利分校5.University of Washington 5.University of Washington 华盛顿大学华盛顿大学6.University of Texas-Austin 6.University of Texas-Austin 德克萨斯大学奥斯汀分校德克萨斯

49、大学奥斯汀分校7.University of Pennsylvania 7.University of Pennsylvania 宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学8.University of Illinois-Urbana-Champaign 8.University of Illinois-Urbana-Champaign 伊利诺伊大学厄伊利诺伊大学厄本那本那香槟分校香槟分校9.University of Maryland-College Park 9.University of Maryland-College Park 马里兰大学帕克分校马里兰大学帕克分校10.Cornell Univer

50、sity 10.Cornell University 康乃尔大学康乃尔大学(NY)(NY)80人工智能专业机构人工智能专业机构n n11.University of Massachusetts-Amherst 11.University of Massachusetts-Amherst 马萨诸塞大学马萨诸塞大学AmherstAmherst校区校区12.Georgia Institute of Technology 12.Georgia Institute of Technology 佐治亚理工学院佐治亚理工学院University of Michigan-Ann Arbor Universit